Bài giảng Chọn giống cây ngắn ngày - Chương 1: Mở đầu

Chương 1 MỞ ĐẦU Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Nhiệm vụ, tiêu chuẩn đánh giá sinh viên của cả môn học Nhiệm vụ - Dự lớp - Thực hành - Seminar - Tiểu luận Tiêu chuẩn đánh giá - Dự lớp: đầy đủ - Kiểm tra: 0,1 - Bài tập: 0,3 - Thi cuối học kỳ: 0,6 Thang điểm : 10 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 1.1. Khái niệm và tầm quan trọng của cây trồng ngắn ngày a. Khái niệm Cây trồng ngắn ngày là những cây trồng hàng năm, thời gian từ trồng đến thu hoạch trong thời gian một năm. Khái niệm này được coi tương tự với khái niệm “Cây trồng đồng ruộng”, do vậy bài giảng „Cây trồng ngắn ngày‟ được xây dựng theo chương trình của cuốn sách „Chọn giống cây trồng đồng ruộng‟ (Field Crop Breeding) của các tác giả Sleper, David Allen/ Poehlman, John Milton năm 2006 của nhà xuất bản John Wiley & Sons, tái bản lần thứ 5. Tuy nhiên cuốn bài giảng chỉ trình bày tập trung vào những cây trồng ngắn ngày chính ở Việt Nam, những cây trồng không phổ biến ở Việt Nam như lúa mỳ, cao lương và cây thức ăn gia súc không được đề cập trong cuốn bài giảng “Chọn giống cây trồng ngắn ngày” b. Vai trò quan trọng của nhóm cây trồng ngắn ngày Đáp ứng hai nhu cầu căn bản nhất của con người là ăn và mặc, đồng thời nó là nguồn thức ăn cho chăn nuôi, nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và ngày nay cây cung cấp nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học (ethanol). Vai trò của nhóm cây ngắn ngày đối với đời sống con người có thể thuộc những nhóm chủ yếu như sau: Cung cấp lương thực: lúa, ngô, khoai và sắn Cung cấp thực phẩm và dinh dưỡng: đậu tương, lạc Cung cấp thức ăn chăn nuôi: lúa, ngô, khoai, sắn, mía Cây lấy đường: mía Cây lấy sợi cho công nghiệp dệt may: bông Nguyên liệu sản xuất ethanol: sắn, mía và ngô 1.2. Đặc điểm của nhóm cây ngắn ngày ở Việt Nam Cây trồng ngắn ngày rất đa dạng, tùy theo mục đích, đặc điểm nông sinh học, di truyền và chọn giống có thể phân thành các nhóm khác nhau phù hợp cho nghiên cứu chọn tạo giống cây trồng. Dựa trên sản phẩm thu hoạch và sử dụng có thể phân thành nhóm cây lương thực, cây thực phẩm, cây công nghiệp lấy sợi, lấy dầu. Căn cứ vào phương thức sinh sản và nhân giống phân thành nhóm cây sinh sản hữu tính và nhân giống hữu tính, nhóm cây sinh sản hữu tính nhân giống vô tính, hoặc phân theo nhóm cây tự thụ phấn và nhóm cây giao phấn. Mỗi nhóm cây có đặc điểm sinh học, di truyền, khả năng thích ứng và canh tác khác nhau. Nhà chọn giống cần hiểu biết những đặc điểm cơ bản của nhóm cây này làm cơ sở cho nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống mới Sinh trưởng phát triển của cây được tính từ khi gieo đến thu hoạch và phân thành 2 giai đoạn chính là sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực. Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng được xác định từ gieo đến ra hoa và giai đoạn sinh trưởng sinh thực từ ra hoa đến thu hoạch. Riêng cây bông không tuân theo quy luật này, nó phát triển thân, lá, ra hoa, đậu quả và hạt có thể cùng trong một thời điểm. Nhóm cây có củ chia các giai đoạn: hình thành, phát triển, đến thu hoạch củ thương phẩm và thu hoạch củ để nhân giống. Thời gian chuyển từ sinh trưởng sinh dưỡng sang sinh trưởng sinh thực phụ thuộc vào kiểu gen nhưng chịu tác động của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ và dinh dưỡng. 1.2.1. Đặc điểm sinh trưởng phát triển Ánh sáng ảnh hưởng đến ra hoa của cây trồng nói chung và cây ngắn ngày nói riêng, một số cây yêu cầu ánh sáng ngày ngắn để ra hoa, một số cây khác yêu cầu ánh sáng ngày dài. Phản ứng với độ dài chiếu sáng trong tài liệu này gọi là phản ứng với quang chu kỳ. Phản ứng quang chu kỳ rất khác nhau giữa các loài và giữa các kiểu gen trong cùng một loài. Ví dụ đối với lúa là cây ngày ngắn và mẫn cảm với ánh sáng ngày dài. a. Ảnh hưởng của ánh sáng Hình 1.2 : Đường cong phản ứng quang chu kỳ của 3 giống lúa đại diện  Nhiệt độ thích hợp cho ra hoa ở lúa trên 20°C đến 29°C, thấp hơn 12oC và cao hơn 40oC kìm hãm ra hoa.  Phát triển hoa và hạt phấn hữu dục ở mía yêu cầu nhiệt độ ngày đêm phù hợp ~28oC /23oC (Clements & Awada, 1967).  Cây sắn ra hoa trong điều kiện khí hậu mát 24°C.  Những chứng minh phân tử gần đây về gen phản ứng với độ dài ngày kích thích ra hoa ở lúa, gene FT, phản ứng với tăng độ dài ngày, tương phản với ngắn ngày gen điều khiển hóc môn Hd3a. b. Ảnh hưởng của nhiệt độ 1.2.2. Đặc điểm sinh học  Cây ngắn ngày có thuộc một số nhóm như: thân bụi (lúa, ngô, đậu tương, sắn và bông), thân bò leo (khoai lang), thân mềm (khoai sọ), thân gỗ khi thành thục (sắn, bông).  Hầu hết chúng thuộc nhóm thân thảo, mềm và dễ đổ gãy, do vậy nghiên cứu chọn tạo giống chống đổ với nhóm cây ngắn ngày là chỉ tiêu chọn lọc cứng cây rất quan trọng.  Ngoài ra độ cứng cây giúp tăng khả năng chống chịu sâu bệnh của giống.  Hầu hết cây ngũ cốc như lúa và ngô tính trạng thấp cây có tương quan đến năng suất, cơ giới hóa trong thu hoạch sản phẩm. Đặc điểm lá của nhóm cây ngắn ngày rất đa dạng về dạng lá dài như lúa, ngô, mía, lá xẻ thùy như lạc, khoai lang; kích thước lớn như khoai sọ. Ngoài ra chúng có màu sắc, chiều dài cuống lá rất khác nhau, thậm chí ngay trong một loài. Lá và bộ lá liên quan đến khả năng quang hợp, tiền đề tạo năng suất ở nhóm ngũ cốc như lúa, ngô. Bộ lá đứng là một đặc điểm tăng khả năng quang hợp và tăng năng suất, nhóm cây có củ bộ lá rộng, dày và xanh đậm ưu thế hơn như khoai lang, khoai tây và khoai sọ. Đặc điểm của bộ rễ gồm rễ chùm, rễ củ ăn nông như lúa, ngô, mía. Trong chọn tạo giống chống chịu điều kiện bất thuận như hạn cần quan tâm nghiên cứu chiều dài rễ, độ xuyên sâu của rễ. Chiều dài và độ xuyên sâu của rễ rất khác nhau, rễ sắn có thể xuyên sâu đến 260 cm (Connor và cs. 1981), rễ mía có thể xuyên sâu 5 - 7 m để hút nước khi gặp điều kiện bất thuận. Nhóm cây có củ, rễ là cơ quan tích lũy dinh dưỡng và trong quá trình tích lũy vẫn có khả năng hút nước và dinh dưỡng. Hình dạng và cấu trúc rễ khác nhau về chiều dài, đường kính, màu sắc và khối lượng rễ thậm chí ngay trong cùng một loài sự sai khác cũng rất lớn. Thành phần các hợp chất hữu cơ tích lũy vào rễ củ chủ yếu là carbohydrate trong đó tinh bột chiếm tỷ lệ cao nhất như khoai lang, khoai tây, sắn, khoai sọ ngoài ra các hợp chất hữu cơ khác như protein, lipid, vi ta min và các nguyên tố vi lượng khác. 1.2.3. Đặc điểm sinh sản Nhóm cây ngắn ngày ở nước ta đa số có phương thức sinh sản hữu tính, trong đó có cây sinh sản hữu tính nhưng nhân giống vô tính như sắn, khoai tây, khoai lang, khoai sọ. Sinh sản hữu tính của các cây ngắn ngày thuộc 2 nhóm: nhóm cây tự thụ phấn: lúa, đậu tương, lạc, bông và nhóm cây giao phấn: ngô. Tuy nhiên phân nhóm tự thụ phấn và giao phấn chỉ tương đối vì cây tự thụ phấn nhưng có khả năng nhận phấn ngoài cao như bông, cây tự thụ phấn điển hình như đậu tương, lạc và lúa có tỷ lệ nhận phấn ngoài thấp hơn. Tự thụ phấn hay giao phấn còn phụ thuộc vào kiểu gen, điều kiện môi trường và cấu tạo hoa, nhóm cây tự thụ phấn có cấu tạo hoa lưỡng tính như lúa, lạc, đậu tương, mía. Cây có hoa đơn tính cùng gốc như cây ngô, sắn. Mía hoa lưỡng tính, nhưng tỷ lệ hạt phấn hữu dục rất thấp và thụ phấn nhờ gió cho nên tỷ lệ nhận phấn ngoài Bất dục đực được ứng dụng trong chọn tạo giống ưu thế lai ở nhiều loài cây trồng trong đó cây ngắn ngày có lúa, ngô, bông đang sử dụng hiện tượng này tạo giống ưu thế lai. Các dạng bất dục đực gồm: Bất dục đực di truyền nhân (MS); Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng môi trường (EGMS); Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng nhiệt độ (TGMS); Bất dục đực di truyền nhân cam ứng ánh sáng (PGMS); Bất dục đực nhân đột biến (Transgenic Male Sterility); Bất dục đực tế bào chất (CMS); Bất dục đực tế bào chất nhân (CGMS) Bất dục đực bằng hóa chất (Chemically induced Male Sterility). 1.2.4. Đặc điểm canh tác Cây ngắn ngày có khả năng thích ứng rộng nên trồng được ở nhiều vùng sinh thái khác nhau Ở nước ta, cây lúa được trồng ở các vùng sinh thái miền núi: lúa cạn và lúa chịu hạn, vùng đồng bằng lúa có tưới, vùng ngập lúa nổi, lúa chịu nước sâu. Ngô và đậu tương được trồng vùng núi, vùng đất ven sông và đồng bằng và đặc biệt là cây có thể trồng xen canh, gối vụ rất hiệu quả. Khoai tây, khoai lang trồng chủ yếu trong vụ Đông miền Bắc và trồng nhân giống trong vụ Xuân, Cây khoai sọ trồng trên đất miền núi, đồng bằng và có thể trồng dưới tán cây lâu năm, Cây mía trồng vùng núi nơi có độ dốc thấp và đất bãi ven sông, Cây bông chủ yếu trồng trong vùng sinh thái khô nóng miền Trung và Tây Nguyên. Cây sắn trồng chủ yếu vùng đồi núi, nơi đất có độ phì không cao https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/